【摘要】：在低溫技術(shù)領(lǐng)域,透平膨脹機(jī)是極為重要的傳統(tǒng)能源技術(shù)裝備。它作為空分設(shè)備的心臟部機(jī),其制冷量及等熵效率的合理調(diào)控決定著整機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。傳統(tǒng)粗放型的控制方式已不再適用于當(dāng)下高效節(jié)能的時(shí)代主旋律,因此尋求一種更為合理的控制策略并引入先進(jìn)控制算法對(duì)透平膨脹機(jī)的優(yōu)化控制非常必要。透平膨脹機(jī)制冷控制改進(jìn)策略以最優(yōu)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)較大的等熵效率,在具體實(shí)現(xiàn)方案中又融合風(fēng)機(jī)蝶閥制動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)噴嘴葉片組調(diào)節(jié),實(shí)現(xiàn)了制冷量上質(zhì)控與量控的解耦,并進(jìn)一步基于廣義預(yù)測(cè)控制優(yōu)化實(shí)現(xiàn)了對(duì)制冷量的精準(zhǔn)調(diào)控。本文主要工作如下:(1)針對(duì)透平膨脹機(jī)傳統(tǒng)控制在等熵效率方面的實(shí)現(xiàn)問(wèn)題,提出了以改進(jìn)的最優(yōu)轉(zhuǎn)速維持較大等熵效率的方法。首先,通過(guò)分析透平膨脹機(jī)的特性曲線(xiàn),得出最大等熵效率與最佳特性比的對(duì)應(yīng)關(guān)系;其次,通過(guò)最佳特性比的定義與各機(jī)理參數(shù)及熱力學(xué)定律的結(jié)合推導(dǎo),得出不同溫降下,等熵效率與轉(zhuǎn)速的對(duì)應(yīng)關(guān)系;最后,由轉(zhuǎn)速與等熵效率的關(guān)系,得出較大等熵效率下,改進(jìn)的最優(yōu)轉(zhuǎn)速隨溫降的變化關(guān)系。在工程實(shí)踐中,根據(jù)該關(guān)系指導(dǎo)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)即可獲得較大的等熵效率。(2)針對(duì)透平膨脹機(jī)傳統(tǒng)控制在制冷量調(diào)節(jié)方面的強(qiáng)耦合問(wèn)題,提出了一種改進(jìn)的制冷量控制策略實(shí)現(xiàn)方案,即以改進(jìn)的最優(yōu)轉(zhuǎn)速控制維持較大等熵效率,以轉(zhuǎn)動(dòng)噴嘴葉片組調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)流量控制,具體通過(guò)風(fēng)機(jī)出口調(diào)節(jié)閥和噴嘴調(diào)節(jié)閥來(lái)分別完成對(duì)轉(zhuǎn)速和流量的調(diào)控。該策略在始終保持以較大等熵效率運(yùn)行的前提下,通過(guò)膨脹氣量的輔助調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)相對(duì)經(jīng)濟(jì)的冷量制取。制冷量調(diào)節(jié)在質(zhì)與量上相互獨(dú)立,冷量實(shí)現(xiàn)更為精確可控。(3)針對(duì)透平膨脹機(jī)制冷控制改進(jìn)策略實(shí)現(xiàn)方案的優(yōu)化控制,在結(jié)合控制閥門(mén)的特性分析、風(fēng)機(jī)的比例定律和具體透平膨脹機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)的基礎(chǔ)上,通過(guò)數(shù)學(xué)分析處理,得出了最優(yōu)轉(zhuǎn)速、最優(yōu)開(kāi)度及透平膨脹機(jī)制冷優(yōu)化控制的模型。同時(shí),基于廣義預(yù)測(cè)控制算法對(duì)該模型進(jìn)行了仿真實(shí)現(xiàn),取得了滿(mǎn)意的制冷量?jī)?yōu)化控制效果。
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圖片說(shuō)明： 膨脹機(jī)產(chǎn)業(yè)上也進(jìn)一步加大了投入力度，并且成績(jī)州杭氧股份有限公司、開(kāi)封空分集團(tuán)有限公司[36]、陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)（集團(tuán)）有限公司等均在相關(guān)方面取得了關(guān)的職業(yè)培訓(xùn)也得到了飛速發(fā)展，如河南氣體深冷對(duì)我國(guó)基礎(chǔ)工業(yè)的健康發(fā)展具有特別的意義[33]。應(yīng)用領(lǐng)域呈現(xiàn)出三大趨勢(shì)。其一，中壓透平膨脹機(jī)各類(lèi)液化、液體設(shè)備的大范圍應(yīng)用，使得中壓透平二，全液體膨脹機(jī)的應(yīng)用增多。以?xún)?nèi)壓縮流程空分置中膨脹機(jī)已擺脫傳統(tǒng)工藝關(guān)于產(chǎn)生液化量現(xiàn)實(shí)制的成功應(yīng)用。其三，增壓透平膨脹機(jī)組應(yīng)用成為市充、產(chǎn)品產(chǎn)量的有效調(diào)節(jié)等都離不開(kāi)為其提供充足制冷的同時(shí)合理地回收利用了這部分軸端機(jī)械功，汽直排引發(fā)嚴(yán)重能量浪費(fèi)和周邊污染的行業(yè)難題。
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圖片說(shuō)明： 杭州電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文定差異。其優(yōu)化中引入了多步預(yù)測(cè)的思想，使得控制系統(tǒng)魯棒性更強(qiáng)，在抵抗機(jī)噪聲、負(fù)載擾動(dòng)等方面也表現(xiàn)更為優(yōu)秀[63]，同時(shí)，其采用了長(zhǎng)期優(yōu)化性能指與自校正思想，，通過(guò)自由調(diào)整 GPC 控制器參數(shù)可調(diào)節(jié)控制性能，系統(tǒng)設(shè)計(jì)更為PC 的此類(lèi)特點(diǎn)既源于工業(yè)實(shí)踐需求又貼合實(shí)際工業(yè)對(duì)控制的要求，相對(duì)于其他PC 在工業(yè)過(guò)程控制中的綜合控制性能優(yōu)勢(shì)明顯[64]。義預(yù)測(cè)控制作為一種重要的預(yù)測(cè)控制算法，它符合預(yù)測(cè)控制的鮮明特點(diǎn)，通常以計(jì)算機(jī)為實(shí)現(xiàn)手段，廣義預(yù)測(cè)控制的基本結(jié)構(gòu)如圖 1.2。yTg u k u k y kW
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TB653

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2513263